مولد طاقة كهرومائية بديل بقدرة 500 كيلوواط من نوع فرانسيس في أوزبكستان
تُعرَّف توربينات فرانسيس بأنها مزيج من توربينات الدفع وتوربينات رد الفعل، حيث تدور شفراتها مستخدمةً قوة الدفع ورد الفعل للماء المتدفق عبرها، مما يُنتج الكهرباء بكفاءة أعلى. تُستخدم توربينات فرانسيس في إنتاج الكهرباء بشكل شائع في محطات الطاقة الكهرومائية المتوسطة والكبيرة.
يمكن استخدام هذه التوربينات لارتفاعات تتراوح بين مترين و300 متر. كما تتميز هذه التوربينات بكفاءتها العالية سواءً وُضعت أفقياً أو رأسياً. يفقد الماء المتدفق عبر توربين فرانسيس ضغطه، لكنه يحافظ على سرعته تقريباً، ولذلك يُصنف ضمن توربينات رد الفعل.
فيما يلي وصف لمخطط المكونات الرئيسية لكل توربين من نوع فرانسيس.
غلاف حلزوني
يُعد الغلاف الحلزوني مدخل الماء إلى التوربين. يُمرر الماء المتدفق من الخزان أو السد عبر هذا الأنبوب بضغط عالٍ. تُوضع شفرات التوربينات بشكل دائري، مما يعني أن الماء الذي يصطدم بها يجب أن يتدفق في مسار دائري لضمان كفاءة الاصطدام. لذا يُستخدم الغلاف الحلزوني، ولكن بسبب الحركة الدائرية للماء، يفقد ضغطه.
للحفاظ على نفس الضغط، يتم تقليل قطر الغلاف تدريجياً، وبالتالي، يتم توليد زخم أو سرعة موحدة تصطدم بشفرات العداء.
ريشات التثبيت
تقوم ريش التثبيت والتوجيه بتوجيه الماء إلى شفرات المروحة. تبقى ريش التثبيت ثابتة في موضعها، مما يقلل من دوامة الماء الناتجة عن التدفق الشعاعي عند دخوله شفرات المروحة، وبالتالي يزيد من كفاءة التوربين.
ريش التوجيه
لا تبقى ريش التوجيه ثابتة، بل تغير زاويتها حسب الحاجة للتحكم في زاوية اصطدام الماء بشفرات التوربين لزيادة الكفاءة. كما أنها تنظم معدل تدفق الماء إلى شفرات الدوّار، وبالتالي تتحكم في قدرة التوربين وفقًا للحمل الواقع عليه.
شفرات العداء
تُعدّ شفرات التوربين قلب أي توربين فرانسيس. فهي مراكز اصطدام السائل، وتتسبب قوة الاصطدام المماسية في دوران عمود التوربين، مما يُنتج عزم دوران. من الضروري إيلاء اهتمام دقيق لتصميم زوايا الشفرات عند المدخل والمخرج، لأنها من أهم العوامل المؤثرة على إنتاج الطاقة.
تتكون شفرات التوربين من جزأين. الجزء السفلي مصمم على شكل دلو صغير لتدوير التوربين باستخدام قوة دفع الماء. أما الجزء العلوي من الشفرات فيعتمد على قوة رد فعل الماء المتدفق من خلاله. يدور التوربين بفعل هاتين القوتين.
أنبوب السحب
يكون الضغط عند مخرج دولاب التوربين التفاعلي عادةً أقل من الضغط الجوي. ولا يمكن تصريف الماء عند المخرج مباشرةً إلى قناة التصريف. لذا، يُستخدم أنبوب ذو مساحة متزايدة تدريجيًا لتصريف الماء من مخرج التوربين إلى قناة التصريف.
يُطلق على هذا الأنبوب ذي المساحة المتزايدة اسم أنبوب السحب. يتصل أحد طرفي الأنبوب بمخرج العداء، بينما يكون الطرف الآخر مغمورًا تحت مستوى الماء في قناة التصريف.
مبدأ عمل توربينات فرانسيس مع رسم توضيحي
تُستخدم توربينات فرانسيس بانتظام في محطات توليد الطاقة الكهرومائية. في هذه المحطات، يدخل الماء عالي الضغط إلى التوربين عبر الغلاف الحلزوني (الغلاف الحلزوني). تُقلل هذه الحركة من ضغط الماء أثناء التفافه داخل الغلاف، إلا أن سرعته تبقى ثابتة. بعد مروره عبر الغلاف الحلزوني، يتدفق الماء عبر ريش التوجيه ويُوجّه نحو شفرات الدوّار بزوايا مثالية. ولأن الماء يعبر شفرات الدوّار المنحنية بدقة، فإنه ينحرف قليلاً جانبياً، مما يُفقده جزءاً من حركته الدورانية. كما ينحرف الماء أيضاً في الاتجاه المحوري ليخرج من أنبوب السحب إلى قناة التصريف.
يُقلل الأنبوب المذكور من سرعة تدفق الماء الخارج لاستخلاص أقصى قدر من الطاقة من الماء الداخل. وتؤدي عملية تحويل مسار الماء عبر شفرات التوربين إلى قوة تدفع الشفرات إلى الجانب المقابل عند انحراف الماء. هذه القوة (كما هو معروف من قانون نيوتن الثالث) هي التي تنقل الطاقة من الماء إلى عمود التوربين، مما يُحافظ على استمرار دورانه. ولأن التوربين يتحرك بفعل هذه القوة، تُصنف توربينات فرانسيس ضمن توربينات رد الفعل. كما تُقلل عملية تغيير اتجاه تدفق الماء الضغط داخل التوربين نفسه.
مزايا المنتج
1. قدرة معالجة شاملة. مثل مشغل ماكينات CNC VTL 5M، وماكينات حفر الأرضيات CNC 130 و150، وفرن تلدين بدرجة حرارة ثابتة، وماكينة تسوية وتفريز، ومركز تصنيع CNC، إلخ.
2. العمر الافتراضي المصمم يزيد عن 40 عامًا.
3. تقدم شركة فورستر خدمة موقع مجانية لمرة واحدة، في حال شراء العميل ثلاث وحدات (بسعة ≥ 100 كيلوواط) خلال عام واحد، أو إذا تجاوز إجمالي المبلغ 5 وحدات. تشمل خدمة الموقع فحص المعدات، ومعاينة الموقع الجديد، والتدريب على التركيب والصيانة، وما إلى ذلك.
4. يتم قبول تصنيع المعدات الأصلية (OEM).
5. التصنيع باستخدام الحاسوب، واختبار التوازن الديناميكي، ومعالجة التلدين متساوي الحرارة، واختبار NDT.
6. قدرات التصميم والبحث والتطوير، 13 مهندسًا من كبار المهندسين ذوي الخبرة في التصميم والبحث.
7. عمل المستشار الفني من شركة فورستر في مجال التوربينات المائية لمدة 50 عامًا وحصل على بدل خاص من مجلس الدولة الصيني.
فيديو لمولد توربيني من نوع فرانسيس بقدرة 500 كيلوواط
